नाइट्रोजन अपघटन प्रक्रियाओं में pH की ऑनलाइन निगरानी

1. pH, नाइट्रिफिकेशन को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है

नाइट्रिफिकेशन में सबसे महत्वपूर्ण कार्यात्मक कारक जीवाणु सक्रियता है। नाइट्रिफाइंग जीवाणु pH के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं। उदासीन या थोड़ी क्षारीय परिस्थितियों (pH 8–9 की सीमा में) में उनकी जैविक सक्रियता सबसे अधिक होती है, और नाइट्रिफिकेशन प्रक्रिया तीव्र गति से आगे बढ़ती है।

अन्य चरम pH परिस्थितियों, जैसे pH > 9.6 या < 6.0 होने पर, नाइट्रिफाइंग जीवाणुओं की जैविक सक्रियता दब जाती है और धीरे-धीरे समाप्त होने लगती है। जब pH > 9.6 होता है, तो यद्यपि NH₄⁺ का NO₂⁻ और NO₃⁻ में परिवर्तन अभी भी असामान्य रूप से तीव्र होता रहता है, फिर भी NH₄⁺ का आयनीकरण साम्यावस्था यह दर्शाती है कि NH₃ की सांद्रता तीव्र गति से बढ़ रही है। चूँकि नाइट्रिफाइंग जीवाणु NH₃ के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं, अतः यह अंततः नाइट्रिफिकेशन दर को प्रभावित करता है।

अम्लीय परिस्थितियों में, जब pH < 7.0 होता है, तो नाइट्रीकरण दर धीमी हो जाती है। जब pH < 6.5 होता है, तो नाइट्रीकरण दर काफी कम हो जाती है। जब pH < 5.0 होता है, तो नाइट्रीकरण दर शून्य के समीप पहुँच जाती है।

2. नाइट्रीकरण के दौरान pH में गिरावट के कारण

PH में गिरावट के दो संभावित कारण हो सकते हैं। पहला, आवाह में प्रबल अम्ल उपस्थित होते हैं, जो आने वाले अपशिष्ट जल के pH को कम कर देते हैं और परिणामस्वरूप मिश्रित द्रव के pH को कम कर देते हैं।

दूसरा, नाइट्रीकरण समीकरण द्वारा दर्शाए गए अनुसार, NH₃-N का NO₃⁻-N में परिवर्तन खनिज अम्लता (H⁺) उत्पन्न करता है, जो क्षारीयता के एक भाग का उपभोग करता है। प्रत्येक ग्राम NH₃-N के NO₃⁻-N में परिवर्तन से लगभग 7.14 ग्राम क्षारीयता (CaCO₃ के रूप में) का उपभोग होता है। अतः, जब अपशिष्ट जल में क्षारीयता पर्याप्त नहीं होती है और TKN (कुल क्जेलडाहल नाइट्रोजन) भार अपेक्षाकृत उच्च होता है, तो अपशिष्ट जल में उपलब्ध क्षारीयता समाप्त हो सकती है। इससे मिश्रित द्रव का pH 7.0 से नीचे गिर जाता है, जिससे नाइट्रीकरण दर कम हो जाती है या निष्क्रिय हो जाती है।

यदि प्रवेशी जल में कोई प्रबल अम्ल उपस्थित नहीं हैं, तो सामान्य शहरी अपशिष्ट जल आमतौर पर थोड़ा क्षारीय होता है, अर्थात् इसका pH सामान्यतः 7.0 से ऊपर होता है। इस स्थिति में, pH मुख्य रूप से आने वाले अपशिष्ट जल की क्षारीयता पर निर्भर करता है।

इसलिए, जैविक नाइट्रीकरण रिएक्टर में, मिश्रित द्रव के pH को 7.0 से ऊपर नियंत्रित करने के लिए प्रत्येक प्रयास किया जाना चाहिए। pH > 7.0 को बनाए रखना एक सफल जैविक नाइट्रीकरण प्रणाली के लिए एक आवश्यक शर्त है। pH को सटीक रूप से नियंत्रित करने के लिए, क्षारीयता की गणना करनी आवश्यक है। जब pH < 6.5 हो, तो अपशिष्ट जल में क्षार को जोड़ना आवश्यक है।

जिडे (JIDE) अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रियाओं के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए pH सेंसर प्रदान करता है। ये डिजिटल संचरण और सटीक माप का समर्थन करते हैं। तीन बाह्य सिग्नल रिले कार्यों के साथ लैस, ये सेंसर उच्च और निम्न pH सेटपॉइंट्स के आधार पर डोजिंग पंपों को शुरू और बंद कर सकते हैं। ये सेंसर नाइट्रीकरण प्रक्रियाओं में pH निगरानी के लिए व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

3. विस्तारित उत्पाद: कार्बनिक भार निगरानी – COD/BOD ऑनलाइन विश्लेषक

जाइड के सीओडी और बीओडी ऑनलाइन विश्लेषकों का उपयोग नाइट्रिफिकेशन अभिक्रियाओं की निगरानी के लिए भी सामान्यतः किया जाता है। जब नाइट्रिफिकेशन और नाइट्रोजन अपवाह के लिए जैविक एरेटेड फिल्टर (बीएफ) प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है, तो एनएच₄-एन के अपवाह की मात्रा कुछ हद तक जैविक भार पर निर्भर करती है।

जब जैविक भार 3.0 किग्रा बीओडी/(मी³ माध्यम•दिन) से थोड़ा अधिक हो जाता है, तो एनएच₃-एन के अपवाह को अवरुद्ध कर दिया जाता है। जब जैविक भार 4.0 किग्रा बीओडी/(मी³ माध्यम•दिन) से अधिक हो जाता है, तो एनएच₃-एन के अपवाह को काफी हद तक अवरुद्ध कर दिया जाता है। अतः, जब एक ही समय पर कार्बन अपवाह और नाइट्रिफिकेशन के लिए जैविक एरेटेड फिल्टर का उपयोग किया जाता है, तो जैविक भार को कम करना आवश्यक है।

जब कार्बनिक पदार्थ हटाने के लिए विशेष रूप से एक जैविक एरेटेड फ़िल्टर प्रक्रिया की डिज़ाइन की जाती है, तो सबसे पहले उपचारित किए जा रहे अपशिष्ट जल के प्रकार और आवश्यक निर्वहन जल की गुणवत्ता के आधार पर उचित BOD आयतन भार का चयन किया जाना चाहिए। BOD आयतन भार का चयन समान अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों से प्राप्त वास्तविक संचालन डेटा के विश्लेषण द्वारा निर्धारित किया जाना चाहिए, और डिज़ाइन में एक सुरक्षा मार्जिन का प्रावधान किया जाना चाहिए। जब कार्बन हटाने और नाइट्रिफिकेशन दोनों के लिए एक जैविक एरेटेड फ़िल्टर का उपयोग किया जाता है, तो कार्बनिक भार को कम करना आवश्यक है, और यह सर्वोत्तम है कि कार्बनिक भार 2.0 kg BOD/(m³ माध्यम•दिन) से कम रखा जाए।